MBR膜生物技术在电路板废水处理中的应用

　　摘要：膜生物反应器技术是一种新型污水处理技术，该技术通过膜的高效截留作用，使反应器维持很高的污泥浓度，从而降低了污泥负荷，提高了系统的处理效率。但是膜污染问题及重金属对活性污泥的致命性作用，限制了膜生物反应器在电镀和电路板工业废水处理领域的广泛应用。本文主要通过MBR膜生物技术应用于电路板废水中的实例，来讲述如何对重金属含量的控制及膜通量的控制达到MBR系统的稳定运行。
　　关键字：电路板废水，MBR膜生物技术，重金属对MBR的影响，膜通量的变化
　　
　　水资源与环境问题越来越受到人类社会的重视，尤其是面对水资源短缺问题，污水再生回用成为解决水问题的要害所在。但传统污水再生处理工艺存在着出水水质不达标、占地面积大、稳定性差等一系列问题。随着对污水处理要求的不断提高，开发出更加先进的废水处理工艺，已经迫在眉睫。MBR系统适应这一需求，应孕而生。近年来，MBR系统已经广泛应用于污水处理，其处理效果也明显优于传统的活性污泥法。
　　一、前言：
　　膜生物反应器是一种高效膜分离技术与活性污泥法相结合的污水处理工艺。MBR具有较高的生物降解效率和较低的污泥产率，占地面积小，硝化能力强，出水水质稳定等特点。另外，在膜生物反应器中，原污水中的各种可溶解和难分解的有机物质，以及微生物产生的代谢产物，可以分别保留在生物反应器内，从而提高了出水水质。MBR系统是一种新型的高效生物处理技术，它在废水资源化及中水回用方面存在巨大的潜力，受到了国内外的普遍关注。但是由于存在膜污染和膜组件替换带来的影响及重金属对活性污泥的影响等方面的问题，从而阻碍了该技术在电镀及电路板工业废水中应用。
　　二、膜污染及重金属的影响因素：
　　1．膜污染的影响因素：
　　MBR运行一段时间以后，随着膜内表面微生物的滋生和膜外表面污染层的附着，膜组件会被污染物堵塞，膜通量逐渐下降，直至不再出水。膜污染的问题影响了MBR系统正常运行，导致了泵的抽吸水头增大和曝气量的增加，是造成MBR能耗较高的主要原因。
　　引起膜污染的主要因素是污泥，污泥浓度过多或者过少都会使膜产生污染。在膜生物反应器运行中，存在一系列最佳值，如经济曝气强度、经济曝气量、临界污泥浓度等。在这一系列最佳值的状态下运行，膜生物反应器能达到最佳的处理效果，并且能降低膜污染的程度，延长膜的清洗周期和膜的更换时间，从而降低了膜生物反应器的能耗，降低了成本。但应该指出的是，在实际运行过程中，很难使以上各种运行参数都处于最佳状态。
　　从微生物角度对膜污染进行研究将逐渐成为研究的热点，胞外聚合物（EPS）和溶解性微生物产物（SMP）对膜污染有重要影响，可以通过调节固体停留时间(SRT)、水力停留时间（HRT）、负荷来控制微生物特性，进而缓解膜污染。丝状菌过多或者过少都会对膜产生污染，引起泥饼层的形成和膜孔的堵塞；同时丝状菌过多，引起污泥膨胀，会使胞外聚合物大量繁殖，也会对膜污染造成影响。
　　2．重金属对活性污泥的影响因素：
　　由于重金属离子对活性污泥中原生动物和细菌的毒性，导致污泥沉降指数SV和污泥容积指数SVI不同程度改变，出水的BOD5／COD大幅度减小。实验发现，Fe3+、Zn2+浓度小于40mg／L时对COD的去除能力影响非常小；而当Cu2+浓度大于40mg／L时．污泥系统COD去除率小于10％，系统失去意义。Pb2+、Cd2+、Cr3+在浓度大于40mg／L时，出水的COD去除率下降50％左右。
　　三、MBR在处理电路板高浓度废水中的运行实例：
　　1．背景：
　　废水来源为电路板专业制造厂家，高浓度废水主要成分为：显影废水、剥膜废水和高铜废水的混合水。高浓度废水经过物化预处理后，进入MBR生化系统，最后通过膜分离后排放。工艺流程如下：
　　 物化处理 膜分离
　　高浓度废水 MBR生化系统 排放
　　
　　2．运行过程分析：
　　2．1．重金属的数据：
　　两套MBR系统在培养及驯化完成后，MLSS=6000～8000mg/L,DO控制在2～4mg/L,系统温度在20～40℃,停留时间为10h,曝气量在10m3/min的污水条件下，分别进入预处理后的高浓度废水，一号系统进入的高浓度废水Cu=1mg/L，2号系统进入高浓度废水Cu=5mg/L。一周之后的结果：
　                    　　
　　运行1个月后的数据：
　　                　　
　　由上述数据可知，2号系统运行一个月后COD的去除效率下降了60%,且由于Cu含量的增高使污泥的活性下降，污泥比较松散，污泥对Cu的吸附性能也随之下降。而1号系统在正常排泥的情况下，运行数据基本上没有变化，COD的去除率稳定在90%左右。
　　
　　2．2．膜运行的状况：
　　膜采用间断运行方式，每连续运行8小时后用清水进行清洗，不使用的情况下关掉加压泵用小泵打清水进膜不间断进行循环。运行数据如下：
　             　　
　　由上述数据可知，膜在初次运行后的第一周通量下降较快，运行到第二周通量下降的速度变慢，但是通量比最开始下降了50%。二周后对膜进行专门清洗剂洗后通量恢复到初始状态。保持这种方法运行了一年，现在运行的通量平均在22m3/h左右。
　　三、结论与建议：
　　MBR处理系统经过模型厂与实厂验证后,具有高体积效率,低污泥产率及操作简单等优点,相当适合产业界需求,尤其是土地资源有限,污泥处理费用节节高升及人工成本高居不下之情况,MBR提供一个有效解决之道.事实上,近年来此技术蓬勃发展,逐渐受到环保业及产业界重视与接受,俨然成为革命性环保技术.国内由於土地及人工成本高,MBR技术具有应用潜力,亦逐渐受到业界重视。但由於MBR技术层次高,故建议业者再采用此技术时,需进行可行性评估,以确保技术可行性及避免投资浪费。
　　电路板行业这几年在国内的高速发展，电路板制造工艺越来越复杂，生产线上用的药水造成生产废水中的高COD难于处理。将MBR膜生物技术应用在电路板废水上，既有利于解决电路板废水中高COD的问题，又节约了土地使用面积。当然在使用过程中由于电路板废水中含有多种重金属物质，所以在运行MBR的过程中也需要一名管理者能够合理的控制，才能使废水稳定运行。